Характеристики жаростойкой стали и жаропрочного металла

Жаростойкие и жаропрочные сплавы

Калькулятор металлопроката

Жаростойкие и жаропрочные сплавы обладают высокой жаропрочностью и жаростойкостью, что определяет их применение в качестве конструкционных материалов для изготовления изделий с повышенными требованиями к механической прочности и коррозионной стойкости при высоких температурах. На странице представлено описание данных сплавов: свойства, области применения, марки жаростойких и жаропрочных сплавов, виды продукции.

Жаропрочные сплавы и стали – материалы, работающие при высоких температурах в течение заданного периода времени в условиях сложно-напряженного состояния и обладающие достаточным сопротивлением к коррозии в газовых средах.

Жаростойкие сплавы и стали – материалы, работающие в ненагруженном или слабо-нагруженном состоянии при повышенных температурах (более 550 °C) и обладающие стойкостью к коррозии в газовых средах.

Активный интерес к подобным материалам стал проявляться в конце 30-х годов XX века, когда появилась необходимость в материалах способных работать при достаточно высоких температурах. Это связано с развитием реактивной авиации и газотурбинных двигателей.

Основой жаростойких и жаропрочных сплавов могут быть никель, кобальт, титан, железо, медь, алюминий. Наиболее широкое распространение получили никелевые сплавы. Они могут быть литейными, деформируемыми и порошковыми.

Наиболее распространенными среди жаропрочных являются литейные сложнолегированные сплавы на никелевой основе, способные работать до температур 1050-1100 °C в течение сотен и тысяч часов при высоких статических и динамических нагрузках.

Поскольку речь идет о жаростойких и жаропрочных сталях и сплавах, то стоит дать определение терминам жаропрочность, жаростойкость.

Жаропрочность – способность сталей и сплавов выдерживать механические нагрузки при высоких температурах в течение определенного времени. При температурах до 600°С обычно применяют термин теплоустойчивость.

Можно дать более строгое определение жаропрочности.

Под жаропрочностью также понимают напряжение, вызывающее заданную деформацию, не приводящую к разрушению, которое способен выдержать металлический материал в конструкции при определенной температуре за заданный отрезок времени. Если учитываются время и напряжение, то характеристика называется пределом длительной прочности; если время, напряжение и деформация – пределом ползучести.

Ползучесть – явление непрерывной деформации под действием постоянного напряжения. Длительная прочность – сопротивление материала разрушению при длительном воздействии температуры.

Жаростойкость характеризует сопротивление металлов и сплавов газовой коррозии при высоких температурах.

Можно выделить несколько классификаций сплавов и сталей, которые работают при повышенных и высоких температурах.

Наиболее общей является следующая классификация жаростойких и жаропрочных сталей и сплавов:

  • Теплоустойчивые стали – работают в нагруженном состоянии при температурах до 600°С в течение длительного времени. Примером являются углеродистые, низколегированные и хромистые стали ферритного класса.
  • Жаропрочные стали и сплавы – работают в нагруженном состоянии при высоких температурах в течение определенного времени и обладают при этом достаточной жаростойкостью. Примерами являются стали аустенитного класса на хромоникелевой или хромоникельмарганцевой основах с различными легирующими элементами и сплавы на никелевой или кобальтовой основе.
  • Жаростойкие (окалиностойкие) стали и сплавы – работают в ненагруженном или слабонагруженном состоянии при температурах выше 550°С и обладают стойкостью против химического разрушения поверхности в газовых средах. В качестве примера можно привести хромокремнистые стали мартенситного класса, хромоникелевые аустенитные стали, хромистые и хромоалюминиевые стали ферритного класса, а также сплавы на основе хрома и никеля.

Также существует классификация по способу производства:Для жаропрочных сплавов и сталей основным полезным свойством с практической точки зрения является способность материала выдерживать механические нагрузки в условиях высоких температур. Существуют различные схемы нагружения жаропрочных материалов: статические растягивающие, изгибающие или скручивающие нагрузки, термические нагрузки вследствие изменений температуры, динамические переменные нагрузки различной частоты и амплитуды, динамическое воздействие скоростных газовых потоков на поверхность. При этом указанные материалы должны выдерживать соответствующий тип нагружения. Основным практически полезными свойствами жаростойких сталей и сплавов является коррозионная стойкость материала в газовых средах при высоких температурах.

В то же время, с точки зрения производства готовых изделий важную роль играют технологические свойства. При создании деформируемых сплавов необходимо обеспечить достаточную технологическую пластичность при обработке давлением, в том числе при температурах 700-800 °С, а литые сплавы должны иметь удовлетворительные литейные свойства (жидкотекучесть, пористость).

В настоящее время сплавы на никелевой основе имеют наибольшее значение в качестве жаропрочных материалов, предназначенных для работы при температурах от 700 до 1100°С.

Сплав ХН77ТЮР (ЭИ437Б и ЭИ437БУВД)

Химический состав по ГОСТ 5632-72, ТУ 14-1-402-72, % (по массе):

  • сплава ЭИ437Б – 19-22 Cr; 2,4-2,8 Ti; 0,6-1,0 Al;

Технологические данные:

  • сплав изготавливается в открытых дуговых или индукционных печах с применением вакуумного дугового переплава;
  • температура деформации – начало 1180 °С, ко­нец не ниже 900 °С, охлаждение после деформации иа воздухе;
  • рекомендуемые режимы термической обработки: ХН77ТЮР (ЭИ437Б) – нагрев до 1080 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воз­духе;
  • старение при 700 или 750 °С, выдержка 16 ч, охлаждение иа воздухе; ХН77ТЮР (ЭИ437БУ) – нагрев до 1080 °С, выдержка 8 ч, охлаждение на воздухе; старение при 750 или 775 °С, выдержка 16 ч, охлаждение на воздухе.

Сплав ХН70ВМТЮ (ЭИ617)
Химический состав по ГОСТ 5632-72, % (по массе): 13-16 Cr; 2-4 Мо; 5-7 W; 0,1-0,5 V; 1,8-2,3 Ti; 1,7-2,3 Al;

    Достоинства:

  • обладают высокой жаропрочностью;
  • имеют хорошие показатели жаростойкости.
    Недостатки:

  • сплавы с содержанием хрома и особенно никеля имеет высокую стоимость;
  • имея в своем составе большое количество различных компонентов, достаточно трудоемки в производстве.

Указанные материалы применяются при изготовлении деталей ракетно-космической техники, в газовых турбинах двигателей самолетов, кораблей, энергетических установок, в нефтехимическом оборудовании.

К таким деталям можно отнести рабочие лопатки, турбинные диски, кольца и другие элементы газовых турбин, а также камеры сгорания, узлы деталей печей и прочих изделий, длительно работающих при повышенных температурах. Диапазон рабочих температур, как правило, составляет 500-1350 °С.

Полуфабрикаты из некоторых сплавов используются в качестве присадочного материала при сварке.

Выпускаются различные полуфабрикаты из жаропрочных и жаростойких сталей и сплавов. Стоит отметить жаропрочные прутки и круги, проволоку и нить, жаропрочные листы и полосы, ленту, а также трубы. Перечисленные полуфабрикаты находят применение в областях промышленности, в которых предъявляются высокие требования к жаропрочности и жаростойкости изделий.

Источник: http://www.metotech.ru/garsplavy-opisanie.htm

Основные марки жаропрочных сталей и их применение

Сталь – это самый распространенный материал, используемый в изготовлении различного инструмента, машин и приборов. Ее популярность обусловлена исключительными технологическими, физико-химическими и механическими свойствами. Марки жаропрочных сталей, широко распространены, и это можно отнести к невысокой цене, при этом, чем больше заказанная партия металлопроката, тем дешевле он стоит.

Производители постоянно совершенствуют процесс выработки материала, при этом качественные показатели значительно увеличиваются, обеспечивается долгая эксплуатация всех инновационных приборов.

На рынке в большом разнообразии маркировок продается жаропрочная сталь — это, отличный материал для выработки и сборки конфигураций, подвергающихся не переменному воздействию среды агрессивного состава и больших температур.

Из жаропрочных сталей производят:

  • котлы отопления;
  • печи;
  • дымоходы;
  • каминные установки.

к содержанию ↑

Жаростойкость, жаропрочность материала

Окалиностойкость – название металлических сплавов, обладающих жаростойкостью. Этим свойством материал начинает обладать в процессе изготовления, после которого материал становится способным долгое время подвергаться воздействию высокой температуры, не подвергаясь деформации и газовой коррозии.

Жаропрочные стали для печей, в большинстве случаев применимы для монтирования конструкций, на которые не распространяется большая нагрузка, эксплуатируемые при постоянном действии окислительной среды при температурном воздействии не выше 550 градусов. Этими конструкциями являются элементы, используемые в отопительных печах.

Сплавы, произведенные на основании железа, при выделении жаровыносливость, в подобных критериях работы, при термическом воздействии, больше 560, динамично окисляются, это ведет за собой возникновение на плоскости окиси железа. На сплаве образуется химическое совмещение железа с воздухом – это, нагар слабого типа. Определяется он обычной кристальной решеткой, включающей недостающее число атомов вещества.

Чтобы жаростойкие стали были лучших характеристик, применяется хромирование, или в состав вводится кремний и алюминий. Объединяясь с воздухом, ингредиенты способствуют вырабатыванию в текстуре металла плотных крестообразных структур, что доводит до совершенства его способность выносить влияние больших температур.

Наличие, тип легирующих компонентов, которые были введены в хим. состав материала, сделанного на основании железа, находится в зависимости от термических обстоятельств эксплуатации продукта, изготовленного впоследствии.

Отличную жаростойкость показывают сплавы, легирование каковых сделано на основании хромирования. К самым продающимся маркам сталей относятся:

  • 08Х17Т;
  • 15Х25Т;
  • 15Х6СЮ;
  • 36Х18Н25С2.

Стоит отметить: чем больше в веществе хрома, тем жаропрочнее становится сталь. Употребляя данный компонент как легирующий, можно производить маркированные стали, изделия, выполненные из этого сплава, не теряют своих начальных данных посредством долгого термического воздействия — это жаропрочная сталь до 1000 градусов

к содержанию ↑

Стали проходят отличное рабочее эксплуатирование при постоянном термическом воздействии больших температурных режимов, не выражая предрасположенности к ползучести.

Этот неблагоприятный процесс, которому подвержены материалы нормальных групп и прочие металлы, состоит в том, что сплав, находящийся под влиянием постоянной термической и стабильной нагрузке, склонен к деформации, или ползет.

Есть два вида ползучести, предотвращающую при производстве сплавов:

  • кратковременная;
  • длительная.

Для понимания параметров краткосрочной ползучести, сплавы подвергают специальному тестированию, посредством помещения в топку печи, раскаленную до обусловленной температуры, и применяют нагрузку на растягивание. Такую проверку проводят определенное время.

Испытать продукт на расположенность к долговременной ползучести и установить границу последней, за небольшой временной промежуток — невозможно. Определенное изделие, положенное в топку, нужно подвергать долгой нагрузке.

Значимость коэффициента — предела ползучести стали, содержится в том, что он охарактеризовать высокое усилие, приводящее к расщеплению раскаленного продукта после влияния в процессе определенного временного промежутка.

к содержанию ↑

Марки жароустойчивых и жаропрочных сплавов

Стали, имеющие отличия жаропрочностью и жароустойчивостью, по своей текстуре разделяются на некоторое количество разрядов:

  • аустенитные;
  • мартенситные;
  • перлитные;
  • мартенситно-ферритные.

Но при этом есть еще две категории подобных сплавов:

  • ферритные;
  • аустенитно-ферритные или мартенситные.

Если взять на рассмотрение стали мартенистых структур, то самыми распространенными марками считаются:

  • Х5 — жаропрочная сталь, применяемая в изготовлении труб, эксплуатируемых при температурах, не выше 650;
  • Х5М, Х5ВФ, Х6СМ, 1Х8ВФ, 1Х12Н2ВМФ — производят специальные изделия, которые не деформируются при температуре до 600 градусов в течение 10000 часов;
  • 3Х13Н7С2 и 4Х9С2 — производят изделия, способные выдержать довольно высокую температуру, которая доходит до 950 градусов, например клапана двигателей механизмов, принцип работы которых, внутреннее сгорание;
  • 1Х8ВФ — применяют для выработки некоторых элементов для турбин, работающих на пару, такая сталь выдерживает температуру в течение 10001 часов — 510 градусов.

к содержанию ↑

Аустенитные и аустенитно-ферритные железные сплавы

Самые важные свойства этих составов состоят во внутренней структуре, сформированной посредством добавления в состав никеля, а жаропрочность придает добавленный в материал хром.

В сплавах этой группы, выделяющихся малым вхождением углерода в химический состав, в отдельных вариантах могут находиться легирующие составляющие, например ниобий и титан.

Сплавы, в их основании есть аустенит, причисляются к группе нержавеющих, при долгом применении к ним термических нагрузок равных 1100 градусов, окалина не формируется.

Самыми популярными сплавами с аустенитной внутренней текстурой считаются стали дисперсионно-твердеющей группы. Для усовершенствования высококачественных данных в их строение присоединяют карбидные уплотнители, в связи, с чем такие сплавы причисляются к конкретному разряду.

Основными подвидами жаропрочных сталей с аустенитом, считаются:

  1. дисперсионно-лубенеющие Х12Н20Т3Р, 4Х12Н8Г8МФБ, 0Х14Н28В3Т3ЮР, 4Х14Н14В2М — это нержавеющая, жаропрочная сталь, благодаря которой вырабатывают конструкторские составляющие гидротурбин, клапана моторов автотранспортных средств;
  2. гомогенные 1Х14Н16Б, 1Х14Н18В2Б, Х18Н12Т, Х18Н10Т, Х23Н18, Х25Н20С2, Х25Н16Г7АР — применяют для выработки каркасной проволоки и труб, применяемых под действием больших нагрузок, установки высокого силового давления, части выпускных конструкций.

Сплавы, база внутреннего структурирования которых основопологает соединение аустенита и феррита, выделяет чрезвычайная жаропрочность, превосходящая по своим коэффициентам даже высокохромистых стали. Эти свойства жаропрочности производятся посредством высокой устойчивости структуры сплавов подобной группы. Продукты производства эксплуатируются при температурах до 1250.

Кроме того, для жаропрочных сплавов с аустенит-мартенситным внутренним структурированием свойственна увеличенная ломкость, они не используются для производственной выработки изделий, применяемых под повышенной нагрузкой.

Из жароустойчивых сталей этой группы изготавливают элементы последующего предназначения:

  • пирометрические трубки (Х23Н13);
  • печные конвейеры, жароустойчивые трубы, сосуды для цементации (Х20Н14С2 и 0Х20Н14С2).

к содержанию ↑

Тугоплавкие стали

Сплавы, в основе которых есть огнеупорный металл, используют для выработки изделий, работающих при 1100–2000.

Тугоплавкие металлы, имеющиеся в хим. составе сплавов, обуславливаются некоторыми специфическими температурами плавления.

Нужно учитывать, что стали тугоплавкой группы быстро переходят в ломкое состояние под воздействием больших температур, и при сильном нагревании они распаяются. Для повышения их жаропрочности, в смесь добавляются специальные присадки, а для повышения жаростойкости, производят легирование титаном, молибденом, танталом и др.

к содержанию ↑

Сплавы, основанные на добавлении никеля с железом

Никелевые сплавы (56% никеля) или никеле-железные стали(65%) считаются жаропрочными и имеют качественные жаростойкие качества. Основным элементом для легирования сталей подобной группы признается только хром, содержание которого равно 14-23%.

Что касается стойкости и стабильности, которые сохраняются даже при усиленных нагрузках и повышенной температуры, то обязательным элементом для смешивания металла — никель. Самые востребованные из  ХН60В, ХН67ВМТЮ, ХН70, ХН70МВТЮБ, ХН77ТЮ, ХН78Т, ХН78Т, ХН78МТЮ. Часть сплавов этих марок считаются жаропрочными, а другие – жаростойкими.

Базой мартенситного основания сплава считается перлит, меняющей состояние продукта, если количество хрома в составе увеличить.

Перлитными считаются такие единицы жароустойчивых и жаростойких сталей, имеющих отношение к хромомолибденовым и хромокремнистым: Х6С, Х6СМ, Х7СМ, Х9С2, Х10С2М и Х13Н7С2.

Для получения материал с сорбитной структурой, отличающегося особой твердостью, их вначале укрепляют при 950–1100°, а после подвергают отпуску. 

Металлические сплавы с ферритной структурой, имеющие отношение к жаростойкой стали для котлов, заключают в собственном хим. составе от 26 до 32% хрома, определяющем свойства. Для придания сталям тонкодисперсную структуру, фабрикаты подвергают обжиганию.

Существуют такие марки сталей данной подгруппы 1Х12СЮ, Х17, 0Х17Т, Х18СЮ, Х25Т и Х28.

Если эти стали нагреваются до 860° и выше, происходит быстрое укрепление зерна во внутренней структурной формуле, при этом очень сильно повышается ломкость и хрупкость металла, при которой он может быстро прийти в негодность.

Источник: http://solidiron.ru/steel/osnovnye-marki-zharoprochnykh-stalejj-i-splavov-ikh-primenenie.html

Жаропрочная сталь для печи: виды, выбор, цены на материалы

Свернуть

Жаропрочная сталь для печи, – в каких случаях ее применение необходимо, а в каких можно обойтись простой конструкционной сталью. При выборе материала для каменки или металлической печи обогрева дома важно подобрать оптимальный вариант, который позволит работать обогревателю долгое время без лишних затрат на покупку материалов.

Возможность сплавов долгое время оставаться устойчивой к воздействию газовой коррозии во время воздействия высоких температур – это характеристика жаростойкости.

Обеспечить работу конструкций в агрессивной среде при разогреве от 5000, и что важно без сильных нагрузок на них – в этом случае используются стали с повышенным содержанием хрома и других легирующих добавок.

Это нихром, сильхром, сталь с маркировкой 36Х18Н25С2 или 15Х6СЮ.

Жаропрочные материалы способны выдерживать повышенные перегрузки воздействия температур при нагревании, трении без значительных деформаций конструкций и материала.

Понятие жаропрочности

Оценивают уровень этих материалов по 2 критериям:

  • способность выдерживать короткие по времени нагрузки при разогреве. Испытания проводятся на специальном стенде. Здесь образцы металлов испытываются на разрыв при определенной температуре разогрева;
  • сплавы, выдерживающие разогрев и долговременные нагрузки за определенный временной промежуток, с сохранением прочности.

к содержанию ↑

Особенности жаропрочных материалов

Эти материалы способны выдерживать коротковременную или длительную нагрузку во время нагрева деталей печи и других устройств. Определив предел долговременной ползучести металлов можно рассчитать и подготовить обоснованный проект объекта и его отдельных деталей.

В зависимости от видов ползучести материалов подбирается металл для кратковременного противостоянию деформации в агрессивной среде. Для печей, турбин подбираются сплавы, способные выдерживать высокую температуру без разрушения и деформации долгое время.

Среди отличительных особенностей выделим основные:

  • величина зернистости структуры материала. Эта величина напрямую влияет на ползучесть жаропрочного сплава. Если зерна крупные, в этом случае зазор между этими частями меньше, поэтому уменьшается, зазоры между ними и ослабевает уровень скольжения и диффузионных перемещений. Лучший вариант – монокристалл, у которого всего одно зерно, но использовать такие материалы накладно;
  • на уровень жаропрочности стали влияет температура расплавления материала. При росте этой характеристики, увеличивается уровень прочности связей атомов и уменьшается величина ползучести стали или сплавов. Но важно обеспечить больший уровень нагрева, после которого материал начинает расплавляться.

к содержанию ↑

Марки стали

Жаростойкой сталью для печей, деталей и конструкций могут быть:

  • аусенитного;
  • мартенситного типа;
  • перлитного;
  • мартенситно – ферритного.

Для выпуска печей принято использовать ферритный, аусенитно – ферритный и мартенситный типа жаропрочного материала.

Наиболее востребованные для производства печей – это материалы с высоким содержанием хрома, беррилия, ванадия и других легирующих присадок. Они не теряют свои свойства при разогреве 12000 в течение до 10000 часов постоянной эксплуатации в агрессивной среде.

к содержанию ↑

Аустенитные и аустенитно-ферритные стальные сплавы

Жаропрочный металл для печи – это увеличенное включение легирующих добавок (марганца, хрома). Детали из такого вида сталей способны сохранять целостность конструкции при рабочей температуре среды до 7000. Уровень жаропрочности у этого типа превышает это значение у всех видов сталей. Эти материалы используют для сварных соединений из-за своей пластичности.

Группу подразделяют на 3 подгруппы по методу придания материалам прочности:

  1. В твердом растворе содержится пониженное число добавок.
  2. В подгруппе в сплаве содержится повышенный процент карбидов. Это включение первичных TiC, VC, ZrC, NbC, а также вторичных карбидов.
  3. Это стали, где стойкость повышаются с помощью интерметаллидного упрочения. Они наиболее жаропрочные среди всех групп аусентитных сталей. Такая особенность достигается добавлением в состав титана, алюминия, вольфрама, молибдена и брома.

Для повышения уровня сопротивления деформациям первые два типа сталей закаливают при температуре разогрева от 10500 в жидкости, воздушным способом. После постепенного охлаждения закаленные стали получается однородная высоколегированная структура.

Отличительной особенностью жаропрочной стали является пониженное содержание углерода.

к содержанию ↑

Тугоплавкая сталь

Для повышения уровня жаропрочности в химическом составе сплавов или материалов добавлены специальные легирующие присадки, и выдерживается соотношение этих добавок:

  • в основу из вольфрама добавляется рений — 30%;
  • ванадия – 60%, добавляется ниобий – 40%;
  • железа — 48% + ниобия — 5% + молибдена — 5% + циркония — 1%;

к содержанию ↑

Сплавы на основе никеля и смеси никеля с железом

К этой группе относят:

  • из никеля при его содержании 55%;
  • в сплаве содержится 65% железа.

Для внесения легирующих веществ в основном применяется хром, его содержание 14-23%. Соединения обеспечивающие высокие эксплуатационные качества при нагреве–  сплавы, в которых основу составляет никель.

Конструкция, разогреваясь, покрывается защитой в виде пленки, которая препятствует их разрушению и деформации. Эти сплавы используются в производстве прокладки газопроводов, компрессорных установках и турбинах.

к содержанию ↑

Какую сталь лучше выбрать?

Для разных вариантов использования и установки печи при производстве потребуется применять разные виды стали, в том числе и жаропрочной. Разберем основные места возможной установки печи и оптимальный выбор стали для ее производства.

к содержанию ↑

Для банной печи

В этом варианте каменка будет разогреваться максимум до 5000, поэтому возможна деформация конструкции при не соблюдении технологии производства работ и выборе материала. Но отдельные части нагреваются по-разному, поэтому марка стали для банной печи для разных ее частей может изменяться:

  • для производства топочного отделения потребуется подготовить заготовки из стали, марок AISI 430 или 08Х17Т. Но такую сталь трудно достать и затратно использовать при самостоятельном изготовлении печи. В этом случае можно использовать конструкционную сталь, но более высокой марки. Лучший вариант – Ст-10;
  • на тепловой экран для предотвращения прямого прохождения тепла в дымоход можно использовать простую конструкционную сталь или 08ПС, 08Ю;
  • для производства корпуса можно подготовить обычную Ст-3;
  • для дверки топочного отделения важно приготовить хороший материал из жаропрочной стали или из чугуна. В специализированных магазинах или на барахолке, можно найти отличные б/у дверки, за небольшие деньги;

Важно! Подбирая материал для самостоятельного изготовления или покупая готовую каменку, обратите внимание на толщину заготовок. Если используется жаропрочный сплав – толщина стенок подойдет 4 мм. При использовании обычной конструкционной стали, детали должны выполняться из металла, толщиной 6-8 мм.

к содержанию ↑

Для дома

На конструкцию оказывается длительные тепловые нагрузки, поэтому важно, чтобы детали были сделаны из хорошего материала. Можно использовать для домашней буржуйки сталь для банной печи, но лучше подготовить заготовки из сплавов, содержание хрома в которых от 12%.

Из такого листа производятся известные печи профессора Бутакова от компании «Теплодар» и компанией «Термофор». Они будут служить намного дольше, чем самодельные, сделанные из подручных материалов.

Не следует забывать и толщине стенок таких печей.

Сделанные из легированной стали с высоким уровнем сопротивления от деформаций при долгом нагреве печи могут выполняться из листовой стали, толщиной 4-5 мм.

Если печка устанавливается в небольшой дачный домик и планируется использовать ее только осенью или ранней весной во время редких визитах на участок, для этого можно сделать самодельную печку из трубы или газовых баллонов с системой конвекции. Такая конструкция дешевая и сможет обогревать дом долгое время.

к содержанию ↑

Для гаража

Для гаража использовать дорогостоящую жаропрочную или жаростойкую сталь – это непозволительная роскошь. Такая печка используется короткое время и не очень часто. Поэтому сделав печку из колесных дисков или листового металла, толщиной 3-4 мм, вы легко решите вопрос обогрева гаражного помещения.

к содержанию ↑

Вывод

Использование дорогостоящей жаропрочной стали должно быть оправдано. Не стоит использовать материалы, предназначенные для изготовления деталей промышленных конструкций в изготовлении небольшой банной печи.

Но если буржуйка используется для отопления загородного дома с большой площадью – в этом случае важно подобрать материал для печи с учетом жаропрочности и сопротивлению от воздействия агрессивной среды и высокой температуры.

Источник: https://pechnoy.guru/pechi/izgotovlenie-pechi/materialy/zharoprochnaya-stal-dlya-pechi.html

Жаростойкость и жаропрочность – это важные характеристики сталей

Бизнес 9 мая 2018

Жаростойкость и жаропрочность являются очень важными характеристиками. Некоторые изделия машиностроения работают в очень сложных условиях при повышенных температурах.

Обычные конструкционные стали при нагреве скачкообразно меняют свои механические и физические свойства, начинают активно окисляться и образовывать окалину, что совершенно неприемлемо и создает угрозу выхода из строя всего узла, а возможно, и серьезной аварии.

Для работы при повышенных температурах инженеры-материаловеды при помощи металлургов создали ряд специальных сталей и сплавов. В данной статье дается их краткая характеристика.

Жаропрочные стали

Многие люди отождествляют понятие жаростойкости с таким понятием, как жаропрочность. Этого делать ни в коем случае нельзя. Жаропрочность еще называют красноломкостью.

И под этим понятием подразумевают способность металла (либо сплава) сохранять высокие механические свойства при работе в условиях повышенных температур.

То есть такой металл, даже будучи нагретым до красного свечения (оно характерно для температур выше 550 °С), не поползет и сохранит достаточную жесткость.

Говоря простым языком, жаропрочность – это способность материала сохранять работоспособность при нагреве до высоких температур. Обычные конструкционные стали даже при незначительном нагреве становятся пластичными, что исключает возможность их применения для изготовления изделий, работающих при высоких температурах.

Разные марки металлов и сплавов обладают различной жаропрочностью. Этот показатель зависит от химического состава материала. Испытания на жаропрочность могут проводиться на протяжении длительного времени. Но чаще всего образцы, нагретые в печи до определенной температуры, испытывают на растяжение в течение короткого отрезка времени.

Жаростойкие стали

Жаростойкость, в отличие от жаропрочности, – это способность материалов противостоять развитию коррозионных процессов при работе в условиях высоких температур. Обычные стали, если их подвергнуть нагреву (за исключением термической обработки в защитной атмосфере или в вакууме), начинают окисляться.

Кроме того, при длительном нагреве углерод на поверхности изделия начинает выгорать. В результате поверхность обедняется углеродом, что приводит к резкому изменению механических свойств (прежде всего, твердости) на поверхности. Износостойкость падает. Получает развитие такое негативное явление, как задиры.

Данная группа сталей может работать при температурах около 550 °С.

С целью увеличить жаростойкость стали, ее расплав легируют кремнием, алюминием и хромом. Иногда достаточно повысить жаростойкость поверхности детали. В таком случае прибегают к силицированию или алитированию (насыщению поверхностного слоя соответственно атомами кремния или алюминия) в порошковой среде.

Видео по теме

Материалы с высокой температурой плавления

При эксплуатации в условиях особенно высоких температур рассмотренные материалы не могут использоваться, так как при температуре в районе 2000 °С начинает протекать оплавление (выделяется жидкая фаза). Для этих целей используют тугоплавкие металлы: вольфрам, ниобий, ванадий, цирконий и так далее. Эти материалы довольно дорогие, но инженеры еще не нашли для них достойной альтернативы.

Характеристика сплавов на основе хрома и никеля

Сплавы, обладающие большой жаропрочностью, очень востребованы в энергетическом машиностроении (лопатки паровых турбин, части двигателей летательных аппаратов и так далее). Причем потребность в подобных материалах постоянно растет.

Более того, производство требует от ученых получения все более и более совершенных материалов, способных сохранять свою работоспособность при очень высоких температурах. Поэтому постоянно ведутся работы по увеличению показателей жаропрочности.

Никель, точнее легирование этим элементом стали, способствует этому.

Все жаростойкие стали легируются никелем (не менее 65 %). В обязательном порядке имеется и хром. Содержание этого элемента не должно быть менее 14 %. В противном случае поверхность металла будет интенсивно окисляться.

Стали, дополнительно легируются алюминием, ванадием и другими тугоплавкими элементами. Алюминий, например, даже при комнатной температуре покрывается тонкой окисной пленкой, которая препятствует проникновению коррозии вглубь металла. То есть не образуется окалина.

Источник: fb.ruМода
Полнота обуви: как ее определить и насколько это важно?

Учитывая современный ритм жизни, большинству из нас очень много времени приходится проводить на ногах, поэтому к выбору обуви следует подойти особенно тщательно и обдуманно, исключив случайные покупки по настроению ил…

Новости и общество
Факторы производства – это важные характеристики производственной деятельности

Чтобы дать правильное определение факторам производства, для начала необходимо раз…

Новости и общество
Экономическая эффективность – это важная характеристика производства

Экономическая эффективность предприятия представляет собой систематическое …

Финансы
Бухгалтерский учет и аудит – это важные функции управления

Бухгалтерский учет и аудит являются важными функциями управления, а также средством решения …

Духовное развитие
Фарисеи и саддукеи – это… Определение, характеристики и особенности

Что такое саддукеи, а также фарисеи, с которыми их часто связывают? Во всех четырех Евангелиях нередко упоминаются и первые, и вторые, с ними Иисус Христос находился в противоречии по вопросам богословия….

Самосовершенствование
Коммуникативное пространство – это… Понятие, характеристика, важные моменты, нюансы и особенности общения

Живя бок о бок друг с другом, люди вынуждены взаимодействовать между собой, чтобы их жизнь была наиболее комфортной и наполненной смыслом. Коммуникативное пространство – это наиважнейший социальный элемент, без которо…

Автомобили
Гидроусилитель руля (ГУР) – это важный и практичный механизм любого автомобиля

Гидравлический усилитель руля (ГУР) – это весьма значимая деталь в конструкции современного автомобиля. На данный момент практически все иномарки укомплектовываются данным механизмом. Да что там они, даже на оте…

Бизнес
Фракция – это важный параметр при выборе щебня и песка для строительства

Сыпучие или кусковые базовые строительные материалы в соответствии с техническими нормам…

Домашний уют
Провод СИП: что это такое, характеристики и технические преимущества

Предмет нашего сегодняшнего разговора – провод СИП. Что это такое, можно понять из наименования. Он представляет собой жгут из изолированных фазных жил, скрученный несущей нулевой. В качестве изолирующего матери…

Домашний уют
Цемент – это… Состав, характеристики, виды и производство цемента

Во все времена человек для своих нужд занимался строительством, начиная древними постройками и заканчивая современными техническими шедеврами. Для того чтобы здания и другие постройки оставались надежными, необходимо …

Источник: http://monateka.com/article/275686/

Всё о стали

Опубликовано 06.07.2016, автор Александр Бутаков

В этой статье мы расскажем обо всех особенностях и вариантах стали банных печей и отопительных котлов Термофор. Ведь сталь, из которой изготовлена Ваша будущая банная или отопительная печь, – главный ценовой параметр и один из наиболее важных показателей, от которого зависит, насколько долго прослужит Вам печь.

Что такое сталь и с чем её едят?

Сталь (от нем. Stahl) — сплав железа (не менее 45%) с углеродом (от 0,1 до 2,14 %) и другими элементами, сопутствующими железу в его сплавах (марганец, сера, фосфор). Углерод придаёт сплавам железа прочность и твёрдость, снижая пластичность и вязкость.

Добавление других элементов для изменения (улучшения) химических и физических свойств исходного сплава называется легирование. Наряду с нанесением защитного покрытия (окраска изделий, хромирование, цинкование) легирование применяется для повышения коррозионной стойкости металла.

Таким образом, любая нержавеющая сталь – легированная (улучшенная) сталь, устойчивая к коррозии. Вопрос в том, насколько?

Нержавеющие стали делят на три группы:

  • Коррозионностойкие стали — от них требуется стойкость к коррозии в несложных промышленных и бытовых условиях (бытовая нержавеющая посуда и тара, хирургические инструменты и др.).
  • Жаростойкие стали — от них требуетя жаростойкость (окалиностойкость) — то есть стойкость к коррозии при высоких температурах в сильно агрессивных средах (например, на химических заводах). Для повышения окалиностойкости сталь легируют элементами, которые изменяют состав и строение окалины.
  • Жаропрочные стали — от них требуется жаропрочность — то есть хорошая механическая прочность при высоких температурах.

Легирование хромом

Сопротивление нержавеющей стали к коррозии напрямую зависит от содержания хрома (это открыл Гарри Бреарли в 1913 году), поэтому основной легирующий элемент нержавеющей стали – это хром (Cr).

При содержании хрома свыше 13% сплавы являются нержавеющими в обычных условиях, в слабоагрессивных средах, в газовых средах при температурах свыше 550 °C.

При содержании хрома выше 17% металл устойчив к коррозии и в более агрессивных средах, в частности, в 50% азотной кислоте.

Не советуем проверять на своей новой банной печи! В результате введения в сталь необходимого количества хрома, обладающего бо́льшим родством с кислородом, чем железо, в процессе окисления на поверхности образуется тонкая плёнка из плотных оксидов на основе хрома, которая затрудняет процесс дальнейшего окисления.

Жаростойкая сталь Inox 

Компания ТMF для производства своих изделий использует жаростойкую высоколегированную нержавеющую сталь Inox с содержанием хрома 13% и температурой начала окалинообразования от 750°C до 900°C, что подтверждается сертификатами заводов-изготовителей.

Применение жаростойкой хромистой стали Inox позволило снизить толщину стенок до 2 мм и снять устаревшее противоречие: чем тоньше стенки печи, тем лучше она греет, но тем быстрее прогорит.

Ресурс печи из тонкой жаростойкой стали не меньше, а то и больше, чем ресурс печи из толстой обычной стали. При этом масса печи из жаростойкой стали в 2 раза меньше, а «скорострельность» в 2 раза выше.

Стенки печи быстро раскаляются и так же быстро начинают прогревать воздух парилки, камни и смежные помещения бани через открытые двери парилки.

К тому же жаростойкая сталь благодаря образующейся оксидной плёнке не вступает в окислительную реакцию с кислородом воздуха, препятствуя его «выжиганию».

 

Принцип термической равнопрочности

Сравните: в отличие от хромированной жаростойкой стали с температурой окисления 750°C, температура начала окалинообразования у конструкционной и у большинства легированных сталей не превышает 400°C, что почти в 2 раза ниже температуры горения берёзовых поленьев.

Но так ли всё плохо с конструкционными сталями? Означает ли, что они в два раза быстрее прогорят, если температура окисления у них ниже стали Inox? Нет! Мы нашли решение!

При производстве печей ТMF используется  принцип термической равнопрочности. Толщину деталей печки, подверженных наибольшей температурной и механической нагрузке, мы увеличили. У печей из хромированной стали Inox – всего в 1,5 раза до толщины 3мм. А у печей из конструкционной стали – в 2 раза, а особонагруженные – в 3 раза!!!

Например, дно каменки печи «Тунгуска 2011 Carbon» выполнено из стали толщиной 6 мм, а нижний сегмент закрытой каменки печи «Ангара 2012 Carbon», выполненный из стали толщиной 4 мм, дополнительно защищён накладкой толщиной 3 мм, что в совокупности даёт толщину 7 мм.

Кроме того, подобным образом усилена нижняя часть топливников печей в области колосника. Защищены именно теплонагруженные места, что позволяет  увеличить ресурс печи, практически не снижая её теплоэффективность.

Благодаря этому печи Термофор из конструкционной стали называют «умными печами».

Конструкционная сталь Carbon

Конструкционная сталь Carbon – это углеродистая качественная конструкционная сталь ГОСТ 1050-88 (carbon structural quality steel). В её эмблеме изображен бриллиант (то есть огранённый алмаз), потому что алмаз – это самая известная и дорогая форма углерода.

А именно углерод (он же карбон, он же Carbon), как Вы помните, придаёт сплавам железа прочность и твёрдость.

В маркировке стали Carbon слово Сталь означает, что данная сталь относится к группе качественных сталей (всего 4 группы: Ст, Стали, средне- и высококачественные стали), а цифра 10 в начале номера ГОСТа означает содержание углерода 0,1%.

Но самое главное достоинство печей из конструкционной стали Carbon в их цене.

  Так как конструкционная сталь Carbon дешевле хромистой стали Inox, а сталь – один из главных составляющих ценообразования печи, получается, что приобретая такую печь можно сэкономить до 5000 руб. по сравнению с аналогичными печами из хромистой высоколегированной стали Inox.

Именно поэтому банные печи из конструкционной стали Carbon относятся к специальной «антикризисной» серии  – самые популярные модели банных печей Термофор по более доступным ценам. 

 

 

Гарантия на печи из стали Inox и Carbon

Термофор стал первым производителем печей в России, предоставившим гарантию на банные печи из жаростойкой стали Inox – 3 года. На печи из конструкционной стали Carbon действует стандартная гарантия – 1 год

Гарантия распространяется не только на целостность металла, но и сварных швов топки, а ведь именно швы являются «больным местом» многих производителей. Естественно, гарантия действует при соблюдении правил эксплуатации, изложенных в инструкции к каждой банной и отопительной печи Термофор. 

Подведём итоги

Для полноценных банных процедур «Термофор» рекомендует использовать модификации Inox – из жаростойкой хромистой стали, которая способна быстро прогревать парную до высоких температур и выдерживать существенную термическую нагрузку, что обеспечит Вам долгую и безупречную службу печи. Печи из конструкционной стали Carbon дешевле аналогов из жаростойкой стали Inox, но уступают им в надежности и долговечности. Так что такая экономия имеет смысл при условии весьма бережной эксплуатации.

Источник: https://termofor-shop.ru/blogs/blog/vse-o-stali

Жаростойкие и жаропрочные стали

Под жаростойкостью (окалиностойкость) понимают сопротивление металла окислению в газовой среде при температурах выше 550°С. Для этого сталь легируют Cr, Al, Si, которые создают на поверхности оксидные пленки Cr2O3, Al2O3, SiO2 и др. Это сильхромы, хромали, сильхромали.

К ним относятся стали 40Х9С2, 40Х10С2М (сильхромы), 10Х13СЮ (сильхромаль). Аустенитные стали 12Х18Н10Т, 36Х18Н25С2 жаростойкие до 1100°С, ферритная сталь 08Х17Т применяется в теплообменниках до 900°С.

Стали 12Х17Т,        15Х25Т,         12Х18Н10Т,  10Х23Н18ТБ,            12Х25Н16Г7АПА, ХН32Т, ХН45Ю, ХН78Т, 30Х24Н12С2Л, 15Х25Н19С2ЛА особо жаростойкие при вы- соких температурах и воспринимают термические удары при многократных закалках.

Жаропрочные стали работают при высоких температурах под нагрузкой в течение заданного промежутка времени. Жаропрочные стали перлитного класса (12Х1МФ, 12Х1М1Ф, 20Х1М1Ф1БРА и др.) применяются для изготовления деталей паровых турбин, котлов. V и Nb измельчают зерно, Cr придает жаростойкость и жаропрочность.

Стали мартенситного и мартенситно-ферритного класса (15Х11МФ, 11Х11Н2В2МФА, 15Х12ВНМФА, 18Х12ВМБФБ и др.) используются при тем- пературах            550 –    600°С. К ним относятся так же хромансилы, сильхромы (10Х12Н8С2А, 40Х9С2, 40Х10С2М и др.).

Аустенитные           стали  типа 08Х15Н24В4ТР,       09Х14Н19В2БР, 45Х14Н14В2МФ, 40Х15Н7Г7Ф2МС наиболее жаропрочны и жаростойки и упрочняются старением, интерметаллидным упрочнением из-за образования карбидов, интерметаллидов (NiTi, NiAl, Ni (Ti, Al), Ni Nb и др.). Их закаливают, подвергают старению, НТМО. Стали типа (10Х11Н20Т3П, 10Х11Н23Т3МП и др.) легируют Ti, Al, Mo, B, Nb для образования интерметаллидов, измельчения зерна, повышения жаропрочности. Они работают до температур 700°С – 750°С.

Котельные стали используются для изготовления разного типа паровых котлов (12ХМФА, 12Х2МФСП, Х5ВФ, 15Х11МФ, Х12ВНМФ, Х12Б2МФ, 15Х12ВМФА и др.).

Жаропрочные стали применяют для изготовления клапанов двигателей, лопаток газовых и паровых турбин, деталей реактивных двигателей, работающих до 700°С. Они жаростойки, жаропрочны, окалиностойки, пластичны, свариваемы, хорошо обрабатываются всеми видами давления.

Для особоответственных деталей турбин, реактивных двигателей, ракет применяют сплавы на основе никеля, хрома, кобальта, алюминия, титана.

  • Нихромы Х15Н60, Х20Н80
  • Ферронихромы Х15Н60
  • Нимоник Н77Х20 T2Юl1, ХН77ТЮ, ХН77ТЮР, ХН70БМТ10 Хромель 0Х23Ю5
  • Фехраль Х13Ю4, 0Х27Ю5А

Тэги: жаропрочность, жаростойксоть, мартенсит, сталь

Источник: http://materiall.ru/specsteel/zharostojkie-i-zharoprochnye-stali.html

Жаропрочная сталь

Сталь, длительно применяющуюся при высоких температурах, а также слабо напряженную, именуют сталью жаропрочной. При высоких температурах ее остаточное деформирвоание не образуется (имеется в виду видимое деформирование), под напряжением не разрушается. Жаропрочность, ползучесть, долгая прочность – вот отличительные качества.

Жаропрочные свойства стали

Жаропрочные свойства тут зависят от температуры плавления основного компонента сплава, а также предыдущая термообработка (ее режимы). Именно такие процессы определяют структуру будущей стали. Основой жаропрочной стали выступают твердые либо перенасыщенные растворы, они при мелкодисперсионном твердении дают стали повышенную прочность.

Есть 3 вида сплавов. Каждый определяет продолжительность срока службы стали: Кратковременная служба. Тут применяются сплавы, имеющие во второй фазе высокодисперсное распределение, а сплав для службы длительной нужен структурно-стабильный. В жаропрочных сталях хром – наиболее распространенный элемент для их легирования. Жаростойкость и жаропрочность – его «рук» дело.

По видам систем легирования поделить жаропрочную сталь можно на несколько групп. Так, есть сталь ферритная, есть мартенситная, а также мартенситно-ферритная и аустенитная.

Типы упрочнения отличают каждый класс – например, интерметаллидный или карбидный типы упрочнения и смешанный (карбидно-интерметаллидный). Для котельных устройств вообще реомендуется сталь перлитного класса. Котел – устройство для очень долгой (100 000 ч) эксплуатации.

Жаропрочность такой стали придает введенный молибден, он замедляет декристаллизацию структуры феррита.

Cамая востребованная жаропрочная сталь

Но больше востребована аустенитная жаропрочная сталь, имеющая хромомарганцевую или хромоникелевую базы, из нее производят множество устройств и систем для высокотемпературной продолжительной эксплуатации. Добавочное легирование тут, заметим, разное.

Три вида такой стали существуют на рынке металлопроката:

  • Cтали, имеющие карбидное упрочнение.
  • Cтали аустенитные, где жаропрочность приобретается благодаря твердому легировочному раствору, именуемые гомогенными (однофазными) сталями.
  • Третий вид – стали с упрочнением интерметаллидным.

Вопрос экономичности – немаловажный аспект развития производства жаропрочных сталей. Тут важны технологичность легирования, экономное легирование и уровень эксплуатационных качеств.

Доска объявлений, продать, купить металлоизделия:

  • Металлическая доска объявлений
  • Разместить объявление

Еще записи из рубрики: Сталь, виды, обработка

Источник: http://stalimetal.ru/zharoprochnaya-stal.html

Жаростойкие и жаропрочные стали: их виды и характеристики

Главная → Статьи → Жаростойкие и жаропрочные стали: их виды и характеристики

Большинство металлов и их сплавов при высоких температурах вступают в контакт с окружающей газовой или паровой средой. В результате этого начинается химическая реакция, приводящая к газовой коррозии.

Скорость и особенности протекания этого процесса зависят от многих факторов: химического состава металла и окружающего газа, температуры, при которой протекает реакция.

В результате развития металлургического производства были созданы марки сталей, обладающие двумя важнейшими эксплуатационными характеристиками: жаростойкостью и жаропрочностью.

Жаростойкость сталей: способы ее достижения

Жаростойкостью или окалиностойкостью называется способность металла противостоять окислению в газовых средах при высоких температурах.

С увеличением температуры, при которой эксплуатируется металл, скорость окисления сначала растет, но, по мере образования оксидных пленок, начинает замедляться.

Для того чтобы оксидная пленка могла эффективно выполнять защитную функцию, необходимо получить ее полностью сплошной. Это возможно в случае, когда объём образовавшегося оксида превышает объём металла, израсходованного на его создание.

Однако выполнения только этого условия недостаточно. Если пленка хрупкая, то легко образуются трещины, открывающие доступ кислорода к основному металлу.

Получение прочной оксидной пленки может достигаться легированием стали хромом, кремнием и алюминием. При нагревании металла эти элементы, находящиеся в растворе железа, образуют оксиды Al2O3, SiO2 и Cr2O3, которые создают надежный защитный слой.

Однако стали с высоким содержанием алюминия и кремния технологически неудобны – они хрупкие и плохо обрабатываются давлением. Поэтому основным легирующим элементом, обеспечивающим жаростойкость сталей, является хром, а кремний и алюминий добавляются в небольших количествах.

Стали с добавками хрома и кремния называются сильхромами, хрома и алюминия – хромалями, всеми тремя элементами – сильхромалями.

Жаропрочные стали

Под жаропрочностью понимают способность металла к сопротивлению деформации и разрушению в условиях высоких температур.

Жаропрочные металлы очень востребованы, так как многие детали машин работают при больших нагрузках, что приводит к сильному повышению их температуры.

Требования, предъявляемые к деталям, эксплуатируемым при высоких температурах, различны по термическим режимам и времени работы.

У обычных сталей при повышении температуры снижаются прочностные свойства, а при температуре плавления предел текучести приближается к нулю.

Наиболее распространенными добавками, используемыми для повышения жаропрочности материалов, являются молибден, титан, вольфрам, ниобий. Они способствуют повышению температуры рекристаллизации твердого раствора, при этом образуются карбидные или интерметаллидные упрочняющие фазы. Легирование никелем и марганцем способствует образованию устойчивой жаропрочной аустенитной структуры.

Жаропрочные стали по назначению разделяют на:

  • клапанные – в клапанных узлах двигателя часто применяют сочетание материалов с различными свойствами из-за невозможности одной маркой удовлетворить все разнообразные требования;
  • котлотурбинные – котельные и крепежные;
  • стали для газовых турбин.

Для производства деталей, предназначенных для работы при температурах выше 7000С, применяют сплавы на основе никеля и кобальта, поскольку они имеют более высокие характеристики по жаропрочности по сравнению со сталями.

Если вас интересует металлопрокат по выгодным ценам — обращайтесь в компанию «74 Металлопрокат»

30.07.2013, 969 просмотров.

Источник: http://74metalloprokat.ru/articles/69/

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector